pemurnian biogas

8/11/2019 Pemurnian Biogas

1/7

urnal Teknolo

*) Penulis Penanggung Jawab (Em

PEMURNIAN BIOG

(H2S) DENGAN NaO

Kusuma

Jurusan Teknik Kimia Fakult

SH, Temb

Biogas sangatlah berpotensial unt

yang tinggi. Akan tetapi, kandung

menyebabkan korosif pada alat da

biogas terlebih dahulu sebelum dig

penelitian yang dilakukan untuk mmembrane. Akan tetapi membrane

diterapkan kedalam masyarakat.

memberikan berbagai keuntungan

digunakan untuk laju alir gas ren

adalah NaOH, CuSO4, dan Fe2(SO

dengan biogas yang dialirkan seca

yaitu NaOH, CuSO4, dan Fe2(SO4)

laju alir cairan dan rasio L/G.

menyebabkan semakin besarnya ju

jumlah H2S yang terserap akan se

bersifat lebih reaktif dibandingkan

Kata Kunci: biogas, pemurnian, hi

Biogas is potential for use as a fuel

(H2S) in the biogas is very harm

environment. Therefore, it is necess

method. Much research is done t

However, membrane costly and so

the chemical absorption method giv

and effectively used for low gas flo

dan Fe2(SO4)3 .Absorbent solution

counter current. The results indicat

is known that chemical absorption

found that increasing the flow ratincreasing the ratio L / G is the am

can absorb H2S, NaOH is more rea

Keywords: biogas; hydrogen sulfid

1.

Pendahuluan

Biogas merupakan salah satu badijadikan bioenergi alternative. Bio

dengan bantuan mikroorganisme. B

tinggi yaitu sekitar 55-65% (Kism

tetapi juga hidrogen sulfida.

Tingginya kandungan hidrogen

biogas secara langsung karena daUntuk itu biogas perlu dimurnikan

i Kimia dan Industri, Vol. 1, No. 1, Tahun 201Online di: http://ejournal-sl.undi

il: [email protected])

S DARI KANDUNGAN HIDROG

, CuSO4, Fe2(SO4)3DALAM PACK

SECARA KONTINYU

ditya, Pricilia Melisa, Agus Hadiyarto *)

as Teknik Universitas Diponegoro Semarang

alang, Semarang 5039, Telp (024) 74600058

Abstrak

uk digunakan sebagai bahan bakar karena memili

an hydrogen sulfide (H2S) dalam biogas sangat m

dapat mencemari lingkungan. Oleh karena itu,perl

nakan sebagai bahan bakar salah satunya dengan m

ngurangi kandungan H2S dalam biogas secara fisik,membutuhkan biaya yang besar dan berteknologi

Pemurnian biogas dari kandungan H2S dengam

. Keuntungannya adalah effisiensi tinggi, laju re

ah pada kondisi normal . Penyerap yang digunaka

)2. Larutan penyerap dialirkan kedalam packed colu

a counter current.Hasil penelitian mengindikasikan

3dapat menyerap H2S. Diketahui bahwa Absorbsi

ari penelitian ini didapatkan bahwa bertambahn

lah H2S yang terserap begitu juga dengan mening

akin banyak pula. Walaupun ketiga penyerap dapat

uSO4, dan Fe2(SO4)2.

drogen sulfide, NaOH CuSO4, dan Fe2(SO4)2, kolom

Abstract

because of high methane content. However, the cont

ul because it can cause corrosive to the equipme

ary to purify the Biogas first before being used as fu

reduce the H2S content in biogas physically, on

ifficult to apply high-tech into society. Purification o

es various advantages. The advantage is high efficie

rate at normal conditions. Absorber used in this stu

lowed into the packed column absorber, in contact

e that the third absorbent NaOH, CuSO4, and Fe2 (S

is affected by the fluid flow rate and the ratio L / G.

of absorbent causing the growing number of H2Sunt of H2S is absorbed more and more as well. Alth

tive than CuSO4, and Fe2 (SO4)2.

e purification; NaOH CuSO4; dan Fe2(SO4)2; packe

an bakar non fossil yang bersifat renewable(dapat dias diperoleh dari proses fermentasi biomassa yang m

iogas sangat potensial sebagai bahan bakar karena k

rtono, 2011). Kandungan biogas tidak hanya metan

sulfide dalam biogas yaitu 10-40 ppm menjadi masal

at merusak peralatan dan mencemari lingkungan ( ari kandungan hidrogen sulfida sebelum digunakan s

2, Halaman 389-395.ac.id/index.php/jtki

389

N SULFIDA

D COLUMN

Jl. Prof. Soedarto,

i kandungan Methane

rugikan karena dapat

dilakukan pemurnian

tode absorbsi. Banyak

salah satunya dengantinggi sehingga sukar

etode absorbsi kimia

ksi cepat, dan efektif

n dalam penelitian ini

n absorber, berkontak

ahwa ketiga penyerap

imia dipengaruhi oleh

ya laju alir penyerap

atnya rasio L/G maka

menyerap H2S, NaOH

packing

ent of hydrogen sulfide

t and can pollute the

el either by absorption

e with the membrane.

biogas H2S content of

cy, fast reaction rates,

y were NaOH, CuSO4,

with biogas flowing in

4)3 can absorb H2S. It

From this study it was

is absorbed as well byugh all three absorber

column

perbaharui) yang dapatengandung karbohidrat

andungan metana yang

a dan karbon dioksida,

h dalam menggunakan

ary Elisabeth, 2010).bagai bahan bakar.


2/7

Jurnal Teknologi Kimiadan Industri, Vol. 1, No. 1, Tahun 2012, Halaman 389-395

Banyak cara untuk menghilangkan kandungan hidrogen sulfide dalam biogas (Peyruze, 2009) seperti dengan

menggunakan mikroorganisme (thiobacilus), penambahan besi (II) klorida dalam biodigester, adsorbsi, PSA,

dan absorbsi. Metode absorbsi baik fisik maupun kimia sangat efektif digunakan untuk laju alir gas yang rendah

dimana biogas dioperasikan pada keadaan normal. Pada absorbsi kimia, penyerapan terjadi lebih efisien karena

terjadi reaksi yang cepat.

Kandungan yang terdapat biogas adalah gas metana (CH4), karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), gas

nitrogen (N2), gas karbon monoksida (CO), dan gas hidrogen sulfida (H2S). gas dalam biogas yang dapatberperan sebagai bahan bakar yaitu gas metana (CH4), karbon dioksida (CO2), gas hidrogen (H2), dan gas

karbon monoksida (CO) (Price dan Cheremisinoff, 1981). Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi

dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri anaerob di dalam suatu digester. Tahap pertama adalah

hidrolisa/pelarutan dimana selulosa diubah menjadi glukosa, selanjutnya tahap asidogenik/tahap pengasaman,

dan tahap terakhir adalah reaksi metanogenik/tahap gasifikasi. Proses berlangsung selama 14 hari dangan suhu

25oC didalam digester dan akan menghasilkan CH4, CO2, sedikit H2dam H2S.

Komposisi biogas yang dihasilkan sangat tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan (Wellinger dan

Lindenberg, 2000). Tetapi komposisi utama dalam biogas adalah CH4, CO2, H2S. komponen lainnya ditemukan

dalam kisaran konsentrasi kecil. Komposisi utama biogas ditunjukkan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Komponen Utama Biogas

No. Komponen SatuanKomposisi

(1) (2)

1 CH4 %vol 50-75 54-70

2 CO2 %vol 24-40 27-45

3 N2 %vol


3/7


2.

Bahan, Alat dan Metode Penelitian

Bahan :Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah biogas yang dibuat dari limbah cair

alkohol yang diperoleh di Desa Bekonang, Sukoharjo dengan bakteri rumen sapi sebagai biokatalis

dalam Bioreaktor Anaerobik. Penyerap yang digunakan adalah NaOH, CuSO4 dan FeSO4 yang

diperoleh dari Laboratorium Dasar Teknik Kimia,UNDIP Semarang.

Variabel penelitianUntuk variabel terikat, laju alir biogas yaitu 1 l/menit, konsentrasi penyerap masing masing 0,1

N ,tekanan biogas 2 atm dan waktu operasi 3 menit. Operasi absorbsi dlakukan secara kontinyu.

Penelitian ini menggunakan 3 jenis penyerap yaitu NaOH, CuSO4dan Fe2(SO4)3 dan laju alir penyerap

yang berbeda yaitu 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1, 0,12 L/min.

Alat yang digunakanAlat utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah absorber berupa kolom akrilik dengan

ketinggian 40 cm dan diameter 5 cm. Biogas baik umpan maupun yang keluar absorber ditampung

dalam biogas holder dengan kapasitas 40 liter. Juga disertai alat alat pendukung seperti flowmeter,

tangki penampung dan pompa (Spesifikasi ; Volts = 24VDC, Amp: 0,6A, P/F = 80 PSI/0,6 LPM).

Berikut ini merupakan rangkaian alat yang digunakan dalam penelitian ini.

Gambar 1. Rangkaian alat absorbsi

3. Hasil dan Pembahasan

NaOH, CuSO4, dan Fe2(SO4)3 digunakan sebagai penyerap untuk menunjukkan fungsi dari alat

eksperimen dan kemampuan untuk menyerao H2S. Tabel 2 menunjukkan kadar H2S keluar absorber dan % H2S

terserap pada kondisi kontinyu dengan variasi laju alir selama 3 menit. Packed Column Absorber dirancang

untuk menghilangkan komposisi H2S dari biogas. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa kadar H2S terserap

semakin besar dengan semakin besarnya laju alir penyerap dan semakin besar rasio L/G maka H2S yang terserap

semakin besar. Penjelasan mengenai hal tersebut akan dijelaskan lebih lanjut pada pada sectionberikutnya.


4/7


Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan, diketahui bahwa terjadi kenaikan % terserap H2S untuk

ketiga jenis penyerap pada konsentrasi yang sama. Terlihat bahwa semakin besar laju alir penyerap maka

semakin besar pula % terserap H2S nya. Dapat dilihat dalam grafik untuk laju alir 0.12 liter/menit, pada ketiga

jenis penyerap yaitu NaOH, CuSO4 dan Fe2(SO4)3, didapatkan hasil % Terserap H2S tertinggi yaitu 96,32%;

87,19% dan 78,05% yang mana merupakan nilai yang lebih besar dibandingkan dengan laju alir lainnya. Hal ini

dikarenakan energi momentum yang masuk semakin besar dengan adanya penambahan kecepatan laju alir

penyerap. Ketika dilakukan pencampuran antara fasa gas dan cair, terjadi tumbukan antara cairan yang masukdengan cairan stagnan yang terdapat didalam kolom. Tumbukan tersebut akan membentuk celah/lubang yang

mana gas akan terhisap dan terperangkap didalam celah celah tersebut (Setiadi, 2008). Secara teori, absorbsi gas

merupakan proses perpindahan massa antar fasa dimana perpindahan massa dapat terjadi bila adanya kekuatan

gerak (driving force) dari satu fasa ke fasa lainnya. Dalam hal ini, kekuatan gerak yang dimaksud adalah

tumbukan antar molekul, sehingga dengan semakin besarnya tumbukan antar molekul maka perpindahan massa

antar fasa akan semakin besar. Dengan semakin besar laju alir cairan, makan akan semakin besar pula tumbukan

yang terjadi dan menyebabkan banyaknya perpindahan massa antar fasa sehingga banyak gas yang terserap

pula. Dengan dengan semakin banyaknya gas H2S yang terserap, maka % terserapnya akan semakin besar.

Tabel 2.Kadar H2S keluar dan % H2S terserap dengan variasi laju alir dan jenis penyerap secara kontinyu.

Laju Alir

Penyerap

(l/menit)

Rasio

L/G

Jenis Penyerap

NaOH CuSO4 Fe2(SO4)3

Kadar

S2-

(mg/L)

%

Ters

erap

Kadar

S2-

(mg/L)

%

Terser

ap

Kadar

S2-

(mg/L)

%

Terser

ap

0 0 549.38 0 549.38 0 549.38 0

0.02 0.02

434.13

20.9

7 321.58 41.46 333.64 39.27

0.04 0.04

321.58

41.4

6 271.33 50.61 321.58 41.46

0.06 0.06

271.33

50.6

1 221.09 59.75 272.67 50.36

0.08 0.08

171.68

68.7

5 170.83 68.90 221.09 59.75

0.10 0.10

120.59

78.0

5 120.59 78.05 121.19 77.94

0.12 0.12

20.20

96.3

2 70.34 87.19 120.59 78.05

Gambar 2. Grafik % H2STerserap dengan variasi laju alir penyerap pada kondisi kontinyu dimana laju alir

biogas 1 l/menit dan T = 3menit.


5/7


Gambar 3.Grafik % H2S Terserap dengan rasio L/G yang berbeda beda saat laju alir biogas 1 l/menit selama

3 menit pada larutan penyerap NaOH 0,1 N

Gambar 4. Grafik % H2S Terserap dengan rasio L/G yang berbeda beda saat laju alir biogas 1 l/menit selama

3 menit pada larutan penyerap CuSO40,1 N

Rasio L/G adalah parameter terpenting untuk desain kolom absorbsi (Rattana, 2008). Pada penelitian ini,

laju alir penyerap dibuat bervariasi yaitu 0,02 ;0,04 ;0,06 ;0,08 ;0,10 ;0,12 l/menit sedangkan laju alir biogas

dibuat konstan yaitu 1 l/menit. Pada gambar 3, 4 dan 5 menunjukkan bahwa seiring dengan meningkatnya rasio

L/G maka % H2S terserapnya cenderung semakin besar. Akan tetapi ketiga grafik menunjukkan hasil % H 2S

terserap yang berbeda. Pada Gambar 3, 4 dan 5 menunjukkan bahwa setelah 3 menit, NaOH hanya menyerap

20,97 %, CuSO4menyerap 41,46 % dan Fe2(SO4)3menyerap 39,27 % H2S untuk rasio L/G 0,02. Sedangkanpada rasio L/G terbesar yaitu 0,12, NaOH mampu menyerap 96,32 %, CuSO 4 menyerap 87,19 dan Fe2(SO4)3

menyerap 78,05 % H2S. Hal ini dikarenakan semakin kecil rasio L/G maka laju alir penyerap yang masuk

absorber akan semakin kecil sehingga memungkinkan terjadinya deaktivasi penyerap. Sedangkan semakin

besarnya rasio L/G maka laju alir penyerap masuk absorber akan semakin besar. Dengan semakin besarnya laju

alir penyerap, maka volume penyerap akan semakin banyak sehingga meminimalisasi deaktivasi penyerap (L.M.

Frare, 2010). Fenomena ini terjadi pada ketiga jenis penyerap walaupun menunjukkan hasil % H2S terserap yang

berbeda beda. Gambar 3 menunjukkan rasio L/G optimum adalah 0,12 dikarenakan pada saat itu NaOH mampu

menyerap 96,32 % H2S. Sedangakn rasio L/G optimum untuk CuSO4dan Fe2(SO4)3adalah antara 0,12 0,15

dikarenakan pada rasio L/G 0,12, CuSO4 hanya mampu menyerap 87,19 % dan Fe2(SO4)3mampu menyerap

78,05 % H2S. Semakin besar rasio L/G memang dapat menyerap H2S secara efektif akan tetapi hal tersebut

dapat meningkatkan biaya operasi terutama dalam perihal ukuran alat.


6/7


Penyerap merupakan bagian terpenting dalam absorpsi kimia sehingga penggunaan jenis penyerap

sangat mempengaruhi hasil penyerapan yang didapatkan. Pada Tabel 2,dapat dilihat bahwa pada setiap kenaikan

laju alir, nilai % H2S terserap untuk setiap jenis penyerap tidaklah jauh berbeda. Hal ini bisa dilihat ketika laju

alir penyerap 0,08 l/menit, NaOH mampu menyerap 68,75 % H2S , CuSO4 mampu menyerap 68,90 % H2S

sedangkan Fe2(SO4)3mampu menyerap 59,75 % H2S. Data tersebut menyatakan bahwa ketiga jenis penyerap

dapat menyerap H2S dengan nilai % H2S terserap yang tidak jauh berbeda. Dengan perbedaan yang tidak

signifikan tersebut, tidak dapat ditentukan mana penyerap yang mampu menyerap lebih baik dibandingkanpenyerap lainnya. Semakin reaktif suatu penyerap maka penyerap tersebut akan mampu menyerap lebih baik.

Untuk mengetahui kereaktifan suatu penyerapa dapat dilihat dari deret volta dibawah ini:

Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

(Perry, 8th

edition)

Gambar 5.Grafik % H2S Terserap dengan rasio L/G yang berbeda beda saat laju alir biogas 1 l/menit selama

3 menit pada larutan penyerap Fe2(SO4)30,1 N

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektrode lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkanunsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan. Semakin ke kiri kedudukan

suatu logam dalam deret tersebut, maka Logam tersebut akan semakin reaktif sehingga semakin mudah melepas

elektron. Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka logam semakin

kurang reaktif sehingga semakin sulit melepas elektron. Pada Deret Volta diatas, Na berada di posisi paling kiri,

dilanjutkan dengan Fe pada posisi tengah dan Cu pada posisi paling kanan. Hal ini menunjukkan bahwa Na

paling reaktif sedangkan Cu paling tidak reaktif dibandingkan 2 logam lainnya. Dengan melihat pertimbangandiatas dapat disimpulkan bahwa NaOH lebih reaktif dibandingkan CuSO4 dan Fe2(SO4)3.

4.

Kesimpulan

Pemurnian Biogas dari kandungan H2S dengan metode Absorpsi kimia telah dilakukan. Hasil daripenelitian mengindikasikan bahwa ketiga penyerap yaitu NaOH, CuSO4, dan Fe2(SO4)3dapat menyerap H2S.

Dari penelitian diketahui bahwa Absorbsi Kimia dipengaruhi laju alir penyerap dan rasio L/G. Dari penelitian

ini didapatkan bahwa semakin besarnya laju alir maka jumlah H2S yang terserap akan semakin banyak pula dan

dengan meningkatnya rasio L/G maka % H2S yang terserap akan semakin besar. Disarankan agar variable laju

alir ditambahkan lagi agar fenomena yang terlihat lebih jelas dan akurat. Pada Penggunaan NaOH dan CuSO 4

tidak disarankan bila digunakan dalam skala besar karena tidak bisa di regenerasi sehingga dapat mencemari

lingkungan. Tidak seperti 2 penyerap lainnya, Fe2(SO4)3 dapat diregenerasi akan tetapi belum dilaksanakan pada

penelitian ini. Oleh karena itu perlu diadakannya penelitian lebih lanjut untuk mengkaji permasalahan tersebut.

Daftar Pustaka

Fuad Maarif, Januar Arif, 2008.Absorpsi Gas Karbondioksida (CO2) dalam Biogas dengan Larutan NaOHsecara kontinyu. Universitas Diponegoro: Semarang.

Henry Z. Kister, dkk, 2008. Equipment for Distilation, Gas Absorption, Phase Dispersion, and Phase

Separation. McGraw-Hill : New York.


7/7


H. ter Maat, M. Al-Tarazi, J.A. Hogendoorn, J.P.M. Niederer dan G.F. Versteeg, 2006. Theoretical and

Experimental Study of The Absorption Rate of H2S in CuSO4 Solutions: The Effect of Enhancement of Mass

Transfer by A Precipitation Reaction. Department of Chemical Engineering, University of Twente :

Netherlands.

Kismurtono M, Satrio K.W, Roni M, Khoirun N, Pengembangan Bahan Bakar MetanaKadar Tinggi Dari Biogas. BPPTK-LIPI : Yogyakarta.

Luke Chen, James Huang, Chen Lu Yang, 2001. Absorption of H2S in NaOCl Caustic Aqueous Solutions.

Tamkang University: Taiwan

Elisabeth Mary, 2010. Biogas Purification : H2S Removal using Biofiltration. A thesis presented to the

University of Waterloo : Canada.

N.Tippayawong,P. Thanompongchart.2010.Biogas quality upgrade by simultane ous removal of CO2and H2S

in a packed column reactor. Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Chiang Mai

University : Thailand.

Peyruze Ozmen, Solmaz Aslanzadeh, 2009. Biogas Production from municipal waste mixed with differentproportion of orange peel. University of Boras : Sweden.

Price, E.C and Cheremisinoff, P.N, 1981.Biogas Production and Utilization. Ann Arbor Science Publishers, Inc

: United States of America

Setiadi, Nita Tania H., Hantizen, Dijan Supramono, 2008. Studi Absorpsi CO2 menggunakan KolomGelembung Berpancaran Jet (Jet Bubble Column).Universitas Indonesia:Jakarta.

S. Ebrahimi, R. Kleerebezem, M. C. M. van Loosdrecht, J. J. Heijnen, 2003. Kinetics of the Reactive Absorption

of Hydrogen Sulfide into Aqueous Ferric Sulfate Solutions. Kluyver Laboratory: Netherland.

Wellinger, A. and A. Lindeberg, 2000. Biogas Upgrading and Utilization IEA Bioenergy, Task 24,

International Energy Association France, pp.20.

Z. Gholami, M, Torabi Angaji, F. Gholami, S. A. Razavi Alavi,2009. Reactive Absorption of Hydrogen sulfide

ini Aqueous Ferric Sulfate Solution. Department of Engineering Islamic Azad University : Iran.

pemurnian biogas

Documents